作為實驗員的我們,在實驗室無論是分析化學(xué)實驗,還是生物醫(yī)學(xué)實驗,過濾的操作都是不可避免的一部分,當(dāng)選擇不當(dāng)時,會遇到濾膜溶解,或者溶劑過濾非常慢,推不動的現(xiàn)象,您需要考慮自己的濾膜材質(zhì)和孔徑選擇對了嗎?濾膜的材質(zhì)有很多種,而且還會有化學(xué)兼容性,這個時候就需要特別注意,我們使用的溶劑與濾膜材質(zhì)是否兼容?
濾膜分類
目前應(yīng)用的膜分離技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾及反滲透,是以壓力差為推動力的膜過程,當(dāng)膜兩側(cè)存在一定壓差時,可使一部分溶劑及小于膜孔徑的組分透過膜,而微粒、大分子、鹽等被膜截留下來,從而達到分離的目的。其差別主要在于被分離物顆粒或分子的大小和所采用膜的結(jié)構(gòu)與性能。
微濾膜是膜分離技術(shù)的重要組成部分,主要原理是篩分。微濾介于常規(guī)過濾和超濾之間,通常截留粒徑大于0.05μm的微粒,膜的孔徑范圍為0.1~10μm,多采用對稱微孔膜,主要用于實現(xiàn)固態(tài)微粒、膠體粒子等與溶劑的分離,常作超濾的預(yù)處理步驟。
常用微孔濾膜種類
使用微孔濾膜進行過濾是小體積樣品前處理通用方法之一,它以不同材質(zhì)和孔徑作為過濾介質(zhì),去除樣品中的微小不溶顆粒以得到澄清溶液。在HPLC及HPLC-MS/MS分析中,樣品前處理過程的過濾操作是必不可少的,一是避免造成系統(tǒng)堵塞,延長柱子的使用壽命;二是可以消除由微小顆粒摩擦引起的壓力波動以及無規(guī)律的雜質(zhì)引起的基線波動,從而干擾樣品檢測。
1、聚醚砜-PES
屬于聚砜類,是一種親水性膜,對無機試劑(適合低無機離子溶液的過濾)和酸堿具有優(yōu)異的耐化學(xué)性,但不能耐受強極性溶劑(酮類、酯類和油類)。與其他膜品種相比,PES膜具有非常低的蛋白質(zhì)吸附能力、對樣品無污染和高通量等特點。廣泛應(yīng)用于生物樣品的制備及微生物行業(yè)、制藥的除菌過濾和常規(guī)過濾。
2、尼龍-Nylon
屬于聚酰胺類,是一種天然親水性縮合聚合物,用于堿性溶液和大部分有機溶劑過濾。尼龍膜具有非常好的機械強度,化學(xué)穩(wěn)定性好,高吸附性(一般不用于生物樣品的過濾,以免因吸附損耗樣品)。用于色譜分析流動相過濾時,尼龍比PTFE膜更經(jīng)濟實惠,是實驗室最經(jīng)濟的選擇,不僅能適用于親水性樣品的過濾,對一些有機溶劑(乙腈、醇類、二甲基亞砜等)也是可以耐受。
3、聚四氟乙烯-PTFE
是一種含氟聚合物,兼具親水性和疏水性,被稱為萬能膜,最廣泛的化學(xué)兼容性,可以耐各種溶劑,具有良好的生物相容性,適用于幾乎所有的有機溶液(耐受DMSO、THF、DMF、二氯甲烷、氯仿等強溶劑),親水性強酸、強堿的過濾,特別是對其它濾膜不能耐受的溶劑。
4、聚偏氟乙烯-PVDF
是一種含氟聚合物,兼具有親水性和疏水性。具有良好的耐熱性(-40℃-150℃長期使用)和化學(xué)穩(wěn)定性。親水性濾膜的吸附性比CN、Nylon和PTFE膜小得多,可應(yīng)用于生物樣品、培養(yǎng)基除菌過濾,化學(xué)試劑、原料藥的過濾;疏水性濾膜適用于氣體、蒸汽、高溫液體的過濾;但不能耐受丙酮、DMSO、THF、DMF、二氯甲烷、氯仿。
5、混合纖維素酯-MCE
一種由硝酸纖維素和醋酸纖維素制成具有生物惰性的親水性膜,孔徑均勻,質(zhì)地薄,阻力小,具有較高的過濾速度,吸附極小且具有較高的生物學(xué)惰性,該膜不耐強酸、堿和有機溶劑。應(yīng)用于過濾一般水溶性樣品(PH5-10),如常規(guī)的生化分析、微生物及無菌測試。
6、聚丙烯-PP
是聚丙烯超細纖維熱熔粘連在一起制成的聚烯烴類,用于深層過濾的一種材質(zhì)。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐高溫、有機溶劑和強酸堿,一般用于固液分離。
7、醋酸纖維-CA
親水性濾膜,具有高流速和熱穩(wěn)定性,吸附率極低,使用成本低,CA蛋白吸附低,適用于蛋白質(zhì)及酶過濾。
8、硝酸纖維-CN
具有親水性,耐弱酸,高蛋白吸附能力,應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗及診斷的細菌培養(yǎng)和和生物工程,微量元素分析、生化分析(電泳、生物大分子印跡、免疫試劑盒等)。
濾膜孔徑
具體實驗中,應(yīng)根據(jù)過濾目的實驗需求來選擇合適的孔徑的濾膜和濾器;常用濾膜孔徑有0.10μm、0.22μm、0.45μm、0.8μm、1.0μm;
0.1μm:能去除樣品中的支原體;
0.22μm:可以去除99.99%的細菌微生物,達到GMP或者藥典的除菌要求,還可以去除樣品、流動相中極細微的顆粒,適用于要求較高的溶劑樣品的處理,如UPLC、質(zhì)譜等,如果所用色譜柱的粒徑小于等于3μm,推薦使用0.22μm孔徑的濾膜;
0.45μm:能濾除大多數(shù)細菌,對常規(guī)樣品、流動相等的過濾,能滿足一般色譜要求,對于HPLC系統(tǒng),所用色譜柱的粒徑在3μm以上,可采用0.45μm孔徑的濾膜;
0.8μm:適用于難溶性藥物輔料多、混懸劑和粘合劑,對樣品要求相對較低的分析檢測;
1.0μm以上:可以過濾較大顆粒的雜質(zhì)或者難處理、渾濁樣品的預(yù)處理,經(jīng)預(yù)處理后再選擇相應(yīng)濾膜進行過濾。
注意事項:
1、使用前應(yīng)根據(jù)所濾液體的化學(xué)相容性來選擇合適的濾膜。
2、如果該用水的濾膜,用了有機相的濾膜,你的液體抽濾不下去,該用有機膜的用了水濾膜,您的濾膜會溶解的,溶有濾膜的溶劑嚴(yán)禁進入HPLC。
3、濾膜有正反面,比較反光的一面是正面,不太反光的一面是反面。
4、不要將濾架連同濾膜一起進行滅菌,否則濾膜因熱脹冷縮而致脆裂皺折。
5、在分析領(lǐng)域,需關(guān)注濾膜過濾后是否引入新的雜質(zhì)。
常用濾膜型號
描述 |
規(guī)格 |
PTFE濾器(水系有機通用) |
13mm 0.45μm/0.22μm 100/pk 25mm 0.45μm/0.22μm 100/pk |
尼龍濾器(有機系) |
13mm 0.45μm/0.22μm 100/pk 25mm 0.45μm/0.22μm 100/pk |
聚醚砜濾器(水系) |
13mm 0.45μm/0.22μm 100/pk 25mm 0.45μm/0.22μm 100/pk |
PVDF濾器(有機系) |
13mm 0.45μm/0.22μm 100/pk 25mm 0.45μm/0.22μm 100/pk |
PTFE濾器(有機系) |
13mm 0.45μm/0.22μm 100/pk 25mm 0.45μm/0.22μm 100/pk |
參考文獻
[1] 李堪, 胡慶坤, 施月森等.不同材質(zhì)濾膜對污水中甲基苯丙胺等21種毒品及代謝物的吸附影響研究[J].廣東公安科技,2022,30(04):34-38.
[2] 許振良,馬炳榮.微濾技術(shù)與應(yīng)用.
[3] 許亞夫,鄒大江,熊俊.濾膜材料及微濾技術(shù)的應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2011,15(16):2949-2952.